核心素养下氧化还原型陌生方程式的书写

通过分析近三年全国卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ氧化还原型陌生方程式书写试题对信息处理和学科素养的考查，笔者提出书写氧化还原型陌生方程式的三部曲书写模式：“写”“平”“补”，并在日常教学中验证此方法行之有效。

陌生方程式就是课本教材中没有出现过的化学方程式。《普通高中化学课程标准(2017版)》指出化学的特征是“从微观层次认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质”，要求学生“能用符号表征物质及其变化”。化学方程式是人们研究化学物质反应前后变化的重要符号表征形式，而正确熟练书写方程式是学生学好化学、应用化学、发展化学的基本素养。同时，陌生化学方程式的书写能有力体现了高中生的“平衡观”“变化观”“证据推理”等核心素养。因此，一直以来，无论是全国卷，还是地方卷，陌生化学方程式的书写都是必考题型，在高考中的陌生化学方程式书写的考查占有较多分值。近三年全国高考化学对陌生反应方程式考查情况见表1。

表1 全国高考化学对陌生反应方程式考查情况汇总

对近三年陌生方程式的考查情况进行分析发现氧化还原反应是每年必考点，考查形式主要有三种：一是书写氧化还原反应方程式，二是书写电极反应式，三是写出氧化产物。那么书写氧化还原型陌生方程式有什么技巧吗？下面对氧化还原型陌生方程式的书写方法进行了摸索和归纳，希望能够抛砖引玉，引起共鸣。

一、解题模型的建立

很多学生在实际书写过程中，是根据记忆、印象、感觉去书写陌生方程式，毫无章法可言。研究表明，学生在解决化学问题时使用频率最高的解题策略是模型匹配策略，即学生通过有限的思维过程后找到与当前问题相匹配的模型而进行的问题解决策略。因此，对于陌生反应方程式的书写应建立一个良好的思维模型，借助化学建模来解决实际问题。下面将从构建“写”“平”“补”三步书写模型帮解决学生的燃眉之急。

第一步：写，根据所学知识或题目信息找出氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物，然后大致书写出：氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物。

表2 常见的氧化剂和还原产物

表3 常见的还原剂和氧化产物

第二步：平，根据化合价升降守恒(求化合价升降的最小公倍数)配平好上面写的四种物质。

第三步：补，根据反应环境(酸碱介质)及电荷守恒、原子守恒补齐没有参与氧化还原的物质或离子。

补项时先考虑反应前跟反应后的物质对比是氧原子变多还是减少，再考虑酸碱介质，具体情况如(图甲)和(图乙)。

图乙

【例1】(2016·全国卷Ⅰ·27·微改编)(4)+6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO₃将废液中的还原成Cr³⁺，反应的离子方程式为______________。

【答案】

【解析】第一步：写，根据题意和已掌握的知识很容易找到氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物：

第二步：平，标出变价元素的化合价，分析化合价升降情况并求出化合价升降的最小公倍数：

Cr的化合价从+6降低到+3，两个铬原子一共降低6价，S的化合价从+4升高到+6，升高2价，6与2的最小公倍数为6，为使化合价升降守恒，前要配系数3，再根据原子守恒配出产物的化学计量数。

第三步：补，根据已配平的部分可以算出反应前16个氧原子，反应后只有12个氧原子，反应前比反应后多出4个氧原子，再结合反应环境应该呈酸性，那么在反应物中补H⁺，多出4个O应该补8个H⁺生成4个H₂O，但是3个中已经含有3个H，所以最终只要补5个H⁺，即：

二、提高学生运用知识和迁移知识的能力

在分析近几年高考化学试题后，笔者发现高考题出题源于教材但又高于教材，多数氧化还原型“陌生”化学方程式书写的试题都需要使用基本化学知识进行解决，但能直接解决的却不多，更多的是需要学生利用已有的化学知识进行类比迁移。在平时的教学和学习中，要引导学生养成观察陌生物质的习惯，例如人教版选修5教材P52实验3-2，该实验是往少量重铬酸钾酸性溶液中滴加少量乙醇，充分振荡，观察颜色变化，我们在做这个实验的时候除了让学生观察颜色变化外还可以让学生结合教材信息和所学知识书写该反应的化学方程式，只有在平常教学中处处留意，才能逐步培养学生运用知识和迁移知识的能力。

【例2】(2017·全国卷Ⅰ·27·改编)Li₄Ti₅O₁₂和LiFePO₄都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO₃，还含有少量MgO、SiO₂等杂质)来制备，工艺流程如下：

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO₄制备LiFePO₄的化学方程式：______________。

【解析】根据题意FePO₄作氧化剂，还原产物为LiFePO₄，那么谁作还原剂呢，高温煅烧的过程中还添加了Li₂CO₃和H₂C₂O₄，这样我们要联想到人教版选修4所学的KMnO₄酸性溶液和H₂C₂O₄溶液反应的实验(2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O)，这样我们就可以知道H₂C₂O₄作还原剂，氧化产物为CO₂。然后再按书写模型一步一步完成：

三、培养学生接受、吸收、整合化学信息的能力

每年的《考试大纲》对化学学习能力要求有三点，其中第一个要求就是要有接受、吸收、整合化学信息的能力，同时又有三小点进行细化：(1)对中学化学基础知识能正确复述、再现、辨认，并能融会贯通。(2)通过对自然界、生产和生活中的化学现象的观察，以及实验现象、实物、模型的观察，对图形、图表的阅读，获取有关的感性知识和印象，并进行初步加工、吸收、有序存储。(3)从提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识整合，重组为新知识块。根据考试大纲的要求，每年的化学高考试题中信息特别多，提供信息的形式也多样化，具体分析归纳统计如表4：

学生对信息挖掘、接受等方面存在一种较为普遍现象，老师一讲就会，感觉知识很简单，很容易整合并加以应用，但实际情况恰好相反，学生看到新信息如新流程、新图片、新表格等总会产生畏难情绪，恐惧心理，无法继续进行挖掘、分析、整合、应用。所以在平常教学特别是试题评讲时，要帮助学生克服这种心理，要引导学生养成认真分析试题的习惯，尤其在试题评讲时可以设置一些问题，例如本题的信息有哪些，哪些信息是有效的，它服务于解决题中哪些问题等等，使得学生不被新的、陌生的、复杂的信息所困惑，要让学生从复杂的信息中提取出解题的有效信息，并加以整合应用，找出解题的关键。

【例3】(2016·全国卷Ⅲ·27·微改编)煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO_x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO₂溶液浓度为5×10^-3 mol·L^-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表。

①写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：______________。

【解析】根据本题题意和表格信息可以挖出有效信息：一是脱硝；二是表格中比浓度大，即NO的氧化产物为三是用NaClO₂来脱硝，作氧化剂，根据表格信息还原产物为Cl^-。然后再结合书写模型进行后续的书写：

总之，陌生方程式的书写能考查学生多方面的能力，譬如信息的挖掘、整合和应用的能力，还可以考查学生用符号表征物质及其变化的能力。笔者通过“写”“平”“补”的书写模式，既符合学生的认知规律，也提高了教师教和学生学的效率。 

(作者单位：广东罗定实验中学)